1 . 系统整体设计

本文所设计的系统的基本运行步骤如下： 首先对周边的温度进行检查，把检测到的温度信息传递到单片机当中，单片机将数据进行一定的处理，发送到显示屏当中进行显示，同时单片机依照检测到的温度按照既定的控制规则对风扇转速进行控制，以实现控制风扇转速的目的。

2  硬件设计

2.1  器件的选择

2.1.1  温度传感器的选择

方案一：在本方案当中将采用热敏电阻对周边的温度进行检测，周边温度的不同会使其阻值发生一定的变化，通过将电压变化信号转换为数字信号之后传输到单片机当中从而实现整个控制过程。

方案二：在本方案当中将采用数字式集成温度传感器，除了能够对温度进行非常精确的检测之外，其输出的信号能够直接传递到单片机当中进行使用。

由于方案一所用的温度检测元件所能够检测的温度并不是特别精细，因此排除该方案。第二种方案，由于 传感器是一款比较成熟的温度传感器，具有较高的集成度，同时能够对温度进行非常精确的检测，所以采用此方案。

2.1.2 控制核心的选择

在本文所要进行的设计当中选用 单片机对整个系统进行控制，其能够利用编程的进行信号的处理与输入输出，达到获取温度信息并控制风扇转速的目的。该单片机所需要的工作电压比较低而且所能够拥有的性能相对比较高，工作时能耗也比较小，除此之外其还能够与 MCS-51 直接用于良好的兼容性，且采购成本相对较低，故此能够使得本系统的设计需求得到较好的满足。

2.1.3  显示器件的选择

方案一： 共阴极数码显示管。

方案二： 液晶显示屏 。

就方案一来说，该方案具有一个非常明显的缺点，在其进行工作时会产生一定的闪烁，会导致部分数据难以正常显示，因此本方案并不合适。

方案二的显示情况就相对较好，显示的过程当中也不会出现闪烁的情况。因此与本系统的设计要求相符合，所以选用方案二。

2.1.4  调速方式的选择

方案一：本方案当中使用 芯片进行电机调速，在工作的过程当中单片机根据目标转速输出相应的控制信号至芯片当中，芯片将信号进行一定的转换然后发送至无极调速电路当中，实现对于电机的转速控制。

方案二：本方案利用软件来模式PWM实现电机调速的目的，该方案在工作的过程当中通过对脉冲序列的宽度进行调节来实现输出信号的不同。该模式当中较为常用的信号为矩形波PWM信号利用对占空比的调节实现电机转速的控制，占空比的大小与电机的转速成正比。[3]在进行PWM信号输出的时候，也有不同的输出方式：

（1）利用软件延时进行输出信号的调节。当高电平延时结束的时候相应的电平会反向，并会进行一段时间的延时，反向低电平时也是如此，因此通过软件控制延时就可以实现不同占空比信号的输出，此模式实现相对简单且基本无成本，故本系统当中使用的该模式。

（2）利用定时器进行不同信号的输出控制。该方法与前述的方法类似，不过需要利用定时器实现相应的电平转换，实现起来比较困难，故此不用。

（3）使用单片机内置的PWM控制器进行控制，该方式只适合于部分型号的单片机，因本文所使用的单片机当中并无PWM控制器，因此该方式无法使用。

通过对上述的两种可行方案进行分析能够得到，两种方案都可以实现较好的无极调速，但是由于方案一所需的数模转换器的成本相对较高，因此在本系统当中无法使用该方案。

第二种方案使用软件对占空比进行调节达到电机调速的目的，该方案具有的灵活性较高且成本很低，故此选用方案二。

2.1.5  驱动方式选择

方案一：达林顿反向驱动器 。

方案二：电桥驱动电路 。

第一种方案当中的驱动器拥有的较高的性能，在控制方面也相对比较容易。但是在对于电机的控制当中该方案难以达到较好的效果，故此在一般的电机调速当中极少有人使用此方法。

方案二的驱动方式具有控制简单上手容易的特点，同时该方案拥有较强的驱动力且在进行调速时也拥有很好的表现，因此采用此方案作为驱动方案。

2.2  各部分电路设计

2.2.1  开关复位与晶振电路

本文所设计的系统当中主要包含晶振及复位两个电路，晶振电路主要是用来产生时钟信号，使得系统能够进行精确工作得到保证，[4]相应地，复位电路主要是用来使各个口的电路进行复位操作。晶振是给电路提供工作信号脉冲的，采用12M的晶振，单片机的工作速度为每秒12M。当晶振在单片机的 与 所组成的振荡电路当中的时候出现一定的谐波，使得电路稳定性受到影响，所以需要在晶振的引脚上加接两个 的电容接地，通过这种方式才尽可能的减少由于谐波对于电路所产生的不利影响。

2.2.2  独立控制键盘电路

根据本系统的设计需要，在系统当中布置了三个独立按键 。

K1 K2 K3是三个独立按键，其各自与单片机的I/O端口P1.5、P1.6、P1.7和大地连接，当按下按键后由高电平变为低电平，电路接通。在工作过程中，单片机扫描按键子程序，之后就可以对温度进行设置，K1是控制调节TH还是TL, K2和K3能够在进行温度设定的时候对设定值进行加减操作，每按下一次相应的温度设定值会增加或减少一度。

2.2.3  LCD显示电路

本文设计时选择了LCD1602来显示温度信息，此显示器的第一行可以显示系统检测到的温度与档位，而温度信号可以精确到小数点后第一位，设定温度则可以在第二行显示。其中T表示检测到的温度，P表示档位，TH为档位切换的温度界限，TL为电机启动所要达到的温度。

2.2.4  温度采集电路

温度振荡器本身存在一定的非线性，具体应用当中只有对其进行有效的补偿，才能确保输出的精度。该电路具有数字形式的信号输出，在与单片机进行实时通讯的过程当中还需引入一定的上拉电阻。

3软件设计

3.1  主程序流程图

3.2  液晶显示子程序

只有对时序图进行充分了解之后才能进行相关程序的编写，为了有效避免一些干扰项误差实现切实有效精准显示，必须预先进行显示器的相关初始化，除此之外，还要对相关的处理函数以及字符位置进行有效确定。

3.3  DS18B20温度传感器子程序

3.3.1 温度读取程序

通过对传感器所接收到的相关温度信号完成切实有效的相关转换并加以处理即为该程序的功用所在，最终形成相应的数字信号形式输出。

3.3.2  温度处理程序

显示屏读相关数据的基本框架，在完成上一步转换处理的基础之上，将该数字形式的相关信号输出读出来并在显示器当中呈现。

3.4  软件设计中的问题与分析

3.4.1  LCD显示程序的问题

具体需要呈现在显示屏上的各项数据大致可以归纳为：风扇当前的档位情况、外部环境以及预置温度状况等，将相应的输出顺序进行切实有效的排布，不仅能够在一定程度上表明系统预置的合理程度，还能够使其数据完成良好的显示功能。

3.4.2  DS18B20的显示程序问题

本文所设计的系统大部分有效数据都会在 当中来呈现，在此过程当中避免不了与其他数据产生一定的关联，这种耦合作用表现在一旦某一项发生变化其他的也会在此基础上进行相关变更，这就导致风速不能够按照预期相对稳定的输出。

4  硬件调试

4.1  按键电路的调试

这是最简单的一步，基于电路进行相关相关温度的预置，其次按下按键以后进行观察前后是否发生相应的温度改变。经调试按键电路可正常使用。

当按下K1时，可调节TH,按下K2键TH加1，按下K3键TH减1。再次按下K1键可调节TL, 按下K2键TL加1，按下K3键TL减1。

4.2  温度传感器电路的调试

通过主控芯片的 实现 与其实现一定程度的通讯，单片机样板上的这些引脚 ，均为插针连接形式的接口，仅需对其进行相应的插拔即可，操作相对便捷。通过对其进行外部加热的手段进行 的相关调试工作，结果表明显示屏上前两位数字明显增加，即可说明 与单片机完美兼容能够正常运行。在此过程当中还要注意 当中各个引脚之间的相对位置，切勿出现接反的现象造成芯片损坏。

4.3  电机电路的调试

通过对相关温度的预设数值进行变更，去观察风速是否发生改变也就是说其转速有没有变，根据观察结果表明，电机电路达到预期的效果。

4.4  系统功能

本系统可以实现通过检测到的环境温度的改变，从而改变电机的转速，也就是说相应的转速会随着温度的提升而不断增大，当温度过低的情况发生，那么系统就会立即终止运作。

结  论

本文的设计的主要功能是基于单片机在一定程度上实现风扇智能调控，形成以主控芯片为核心， 外温环境检测的一体化设计，实现了基于单片机的智能风扇的设计。

参考文献

1  李学龙.使用单片机控制的智能遥控电风扇控制器[J].电子电路制作.2003.9:13-15.

2  郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版社.2009.342-344.

3  蓝厚荣.单片机的PWM控制技术[J].工业控制计算机.2010.23(3):97-98.

4  胡汉才.单片机原理及其接口技术[M]（第2版）.北京:清华大学出版社.2004.49-77.

5  胡全.51单片机的数码管动态显示技术[J].信息技术.2009.13:25-26.